一種垂直式多關節機器人的製作方法

2023-09-22 08:27:30 5

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種垂直式多關節機器人。

背景技術：

在發達國家中，工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流機器人發展前景及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。

在零部件組裝特別是流水線加工的時候，需要把在不同工位上或者流水線上的工件移動或調換位置，例如在拋光機加工中，需要把流水線上的待拋光工件抓取至拋光機中，或者需要把已經拋光完畢的工件抓取至集裝盒。在進行這個操作時，現有技術採用的機器人一般有兩種，一種是設置在拋光機之外的，通過機械臂彎曲延伸至拋光機的內部來抓取工件，然而這種機器人的機械臂比較長，伸進和退出拋光機的過程中，由於機械臂的彎曲拱起，佔用的縱向空間比較大，而且機械人設置在拋光機外部，整體佔用空間非常大；另外一種是設置在拋光機內部的，把機器人放置在拋光工位（取料區）和集裝盒（放料區）之間，通過設置有水平轉臂以實現在機器人的兩側進行取料和放料，然而由於機械臂需要在水平方向轉動，即將物料獲取部設在水平轉臂的一端，然後水平轉臂以水平轉臂的另一端為支點，以水平轉臂本身為半徑在一定的範圍內轉動進行取料和放料，水平轉臂掃過的範圍為一個位於水平面上的扇形，因此，在水平方向佔用的空間比較大，限制了一臺拋光機的拋光工位數量，從而限制了工作效率。另外，現有的機器人取料和放料時不夠穩定，抓取工件和放下工件不夠精確；拋光機在對工件進行拋光時，工件一般是水平放置的，而把拋光完畢的工件取出時，為了避免工件層疊和便於集裝，現需要把拋光後的工件立起來依次擺放，而現有的機器人無法滿足這種需求。

技術實現要素：

針對現有技術存在上述技術問題，本發明提供一種整體結構緊湊靈活，並且能夠減少佔用空間，取起工件和放下工件均比較穩定精確，能夠不同角度取料和放料的垂直式多關節機器人。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

提供一種垂直式多關節機器人，包括支撐座、角擺臂、豎立臂、用於取起或放置工件的取料機構和用於調節取料機構的朝向的調節機構，取料機構與所述調節機構固定連接，所述調整機構連接在所述豎立臂的下端部，所述豎立臂的上端部與所述角擺臂的一端部連接，且所述豎立臂始終保持豎直；所述角擺臂的另一端部與所述支撐座連接，所述角擺臂能夠相對所述支撐座在同一豎直面的預設角度範圍內擺動，以帶動豎立臂平移運動於外圍取料區的上方和外圍放料區的上方，進而帶動取料機構到達外圍取料區進行取料和到達外圍放料區進行放料。

其中，所述取料機構為通過真空吸附的吸盤。

其中，所述吸盤包括四個呈矩形分布的吸嘴或吸盤包括五個吸嘴，其中四個吸嘴呈矩形分布的，另一個吸嘴位於矩形中心處。

其中，所述調節機構為轉盤，所述轉盤可轉動連接在所述豎立臂的下端部用於使吸盤翻轉。

其中，當所述吸盤位於外圍取料區時，吸盤的朝向方位為豎直向下，當所述吸盤位於外圍放料區時，所述吸盤的朝向方向為水平向前。

其中，所述豎立臂的下端部的側方設置有凹陷部，所述轉盤設置在所述凹陷部內。

其中，該垂直式多關節機器人還包括導軌，所述支撐座滑動連接在所述導軌的上方並能夠在預設位置固定，所述角擺臂的上端部在預設角度範圍內來回擺動於所述導軌的兩側。

其中，該垂直式多關節機器人還包括導軌和轉動臂，所述支撐座滑動連接在所述導軌的下方並能夠在預設位置固定，所述轉動臂的一端部與所述角擺臂的遠離支撐座的一端部可轉動連接，所述轉動臂的另一端部與所述豎立臂的上端部連接，所述轉動臂的轉動方向與所述角擺臂的擺動方向一致或相反。

其中，所述導軌通過支架架設在外圍設備的上方，所述支架與外圍設備固定連接。

本發明的有益效果：

本發明的一種垂直式多關節機器人，使用時，把本發明的機器人安裝至外圍使用設備中，角擺臂繞與支撐座的連接處擺動，從而帶動始終保持垂直的豎立臂在同一豎直面上平移往返運動，並同時實現上升和下降動作，進而帶動取料機構在同一豎直面往返運動於外圍取料區和外圍放料區之間進行取料和放料，並且通過調整機構可以從不同的角度取起工件和不同角度擺放工件。與現有技術相比，本發明的整體結構比較緊湊靈活，能夠在同一豎直面進行取料和放料，減少了機器人在橫向和縱向的佔用空間，外圍使用設備留有更多的操作空間，大大提高了工作效率；豎立臂一直保持垂直的狀態，並且是平移運動的，使得抓取機構在取料和放料時，都比較穩定精確。

附圖說明

圖1為實施例1中的一種垂直式多關節機器人安裝在外圍使用設備中時的結構示意圖。

圖2為實施例1中的一種垂直式多關節機器人第一工作狀態下的結構示意圖。

圖3為實施例1中的一種垂直式多關節機器人第二工作狀態下的結構示意圖。

圖4為實施例2中的一種垂直式多關節機器人安裝在外圍使用設備中時的結構示意圖。

圖5為實施例2中的一種垂直式多關節機器人的結構示意圖。

圖6為實施例2中的一種垂直式多關節機器人第一工作狀態下的結構示意圖。

圖7為實施例2中的一種垂直式多關節機器人第二工作狀態下的結構示意圖。

圖8為實施例2中的一種垂直式多關節機器人第三工作狀態下的結構示意圖。

附圖標記：

圖1至3中包括：

導軌1、支架2、支撐座3、角擺臂4、轉動臂5、豎立臂6、轉盤7、吸盤8；

外圍使用設備9、取料區10、放料區11、控制裝置12、工件13。

圖4至8中包括：

導軌14；支撐座15；角擺臂16；豎立臂17；轉盤18；吸盤19；

外圍使用設備20、取料區21、放料區22；控制裝置23；工件24。

具體實施方式

以下結合具體實施例及附圖對本發明進行詳細說明。

實施例1

本實施例的一種垂直式多關節機器人，如圖1至3所示，導軌1、支撐座3、角擺臂4、轉動臂5、豎立臂6、轉盤7和吸盤8，導軌1通過支架2架設在外圍使用設備9的上方，支架2與外圍使用設備9固定連接，支撐座3滑動連接在導軌1的下方並能夠在預設位置固定，角擺臂4的上端部與支撐座3連接，角擺臂4能夠繞與支撐座3的連接處在同一豎直面的預設角度範圍內擺動，轉動臂5的上端部與角擺臂4的下端部可轉動連接，轉動臂5的下端部與豎立臂6的上端部連接，轉動臂5的轉動方向與角擺臂4的擺動方向一致或相反用於控制豎立臂6的上升和下降，豎立臂6始終保持豎直，轉盤7可轉動連接在豎立臂6的下端部用於使吸盤8翻轉，吸盤8與轉盤7固定連接用於吸取或放置工件13。其中，當吸盤8位於外圍取料區10時，吸盤8的朝向方位為豎直向下，當吸盤8位於外圍放料區11時，吸盤8的朝向方向為水平向前。吸盤8為真空吸盤8，吸盤8包括五個吸嘴，其中四個吸嘴呈矩形分布的，一個吸嘴位於矩形中心，吸附力度均勻。

使用時，通過外圍控制裝置12來設置角擺臂4的擺動速度和擺動角度，設置轉盤7轉動的時間和角度等數據，如圖3所示，把本實施例的機器人通過支架2安裝至外圍使用設備9（可以為拋光機或其它加工中心）的上方，角擺臂4繞與支撐座3的連接處擺動，從而帶動始終保持垂直的豎立臂6，在同一豎直面上往返於取料區10和放料區11，並同時通過轉動臂5實現上升下降動作，進而帶動吸盤8在同一豎直面往返運動於取料區10和放料區11之間。

具體的，取料時，位置如圖2所示，吸盤8垂直向下吸取水平放置的工件13，取料后角擺臂4繞與支撐座3的連接處逆時針擺動，從而帶動始終保持垂直的豎立臂6，在同一豎直面上向右上方運動，到達適當位置後，角擺臂4順時針轉動，轉動臂5同時轉動帶動豎立臂6向下運動，位置如圖3所示，以使工件13立起來擺放在放料區11。與現有技術相比，本實施例的垂直式多關節機器人整體結構比較緊湊靈活，能夠在同一豎直面進行取料和放料，減少了傳統機器人的水平轉動的機械臂，因此能夠減少機器人在橫向和縱向的佔用空間，大大提高了工作效率。吸盤8通過轉盤7可以實現轉動，可以水平方向吸取水平放置的工件13，而放下工件13時，轉動吸盤8把工件13立起來擺放。而且採用了吊裝式的布局，比較方便取料，更加優化了整體的空間使用，又由於設置了轉動臂5，吸盤8抓取不同大小的產品時，都不會與機器人的各個關節發生幹涉，因此該機器人能夠使用於大小不同的工件13的抓取。豎立臂6一直保持垂直的狀態，並且是平移運動的，使得吸盤8在取料和放料時，都比較穩定精確。

實施例2

本實施例的一種垂直式多關節機器人，如圖4至圖8所示，與實施例不同之處，主要是本實施例的導軌14沒有支架，而是直接安裝在取料區21和放料區22之間的，且支撐座15是安裝在導軌14的上方，另外各個關節的形狀也不同。具體的結構包括導軌14、支撐座15、角擺臂16、豎立臂17、轉盤18和吸盤19，支撐座15與導軌14滑動連接並能夠在預設位置固定，角擺臂16下端部與支撐座15鉸接並連接支撐座15的後側，角擺臂16的上端部在預設角度範圍內並在豎直方向來回擺動於導軌14的兩側，豎立臂17的上端部與角擺臂16的上端部前側連接，且豎立臂17始終保持豎直，豎立臂17的下端部的左側方設置有凹陷部，轉盤18可轉動連接在在凹陷部內用於使吸盤19翻轉，吸盤19為真空吸盤19，吸盤19包括四個呈矩形分布的吸嘴，吸盤19與轉盤18固定連接用於吸取放置工件24。

使用時，通過外圍控制裝置23來設置角擺臂16的擺動速度和擺動角度，設置轉盤18轉動的時間和角度等數據，如圖4、圖5和圖6所示，把本實施例的機器人安裝至外圍使用設備20（可以為拋光機或其它加工中心）中的取料區21和放料區22之間，角擺臂16繞與支撐座15的鉸接處擺動，並往返運動於支撐座15兩側，從而帶動始終保持垂直的豎立臂17，在同一豎直面上往返於支撐座15的兩側並同時實現上升下降動作，進而帶動吸盤19在同一豎直面往返運動於取料區21和放料區22之間。

更具體的，如圖6所示，當角擺臂16轉至豎直位置時，轉盤18驅動吸盤19朝向垂直下方，然後吸盤19在角擺臂16帶動下運動至導軌14的左側，吸盤19向左側運動時同時向下靠近取料區21，然後驅動吸盤19吸取工件24，如圖7所示；吸取工件24後，角擺臂16往反方向轉動，當角擺臂16轉至豎直位置時，轉盤18驅動吸盤19轉動朝向水平前方，然後吸盤19在角擺臂16帶動下運動至導軌14的右側，吸盤19向右側運動的同時向下靠近放料區22，然後驅動吸盤19停止吸氣放開工件24，即可把工件24立起來放置，如圖8所示。循環往復上述動作。

最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。